【摘要】：蛋白質(zhì)翻譯后修飾(Post-translational modification,PTM)之間的相互作用在調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)活性、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因表達(dá)以及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用等生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,研究這類相互作用有利于深入闡明由PTM介導(dǎo)的調(diào)控機(jī)制。通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)PTM相互作用耗時(shí)費(fèi)力,而計(jì)算方法的開(kāi)發(fā)則有望彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不足�，F(xiàn)有大多數(shù)的計(jì)算研究主要依賴于序列層面的殘基關(guān)聯(lián)特征來(lái)開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)模型,忽略了PTM相互作用位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)信息和單個(gè)殘基的特性,從而阻礙了預(yù)測(cè)精度的提升。因此,開(kāi)發(fā)新算法以克服現(xiàn)有研究中的局限性顯得至關(guān)重要。本研究提出了一種基于結(jié)構(gòu)信息的算法(PTM Cross-Talk predictor,PCTpred)來(lái)提高預(yù)測(cè)PTM相互作用的準(zhǔn)確性。該算法首先在蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)層面設(shè)計(jì)了一系列殘基關(guān)聯(lián)特征(如共進(jìn)化信息、共定位信息等)和獨(dú)立殘基特征(如致病性分?jǐn)?shù)、拉普拉斯拓?fù)渲笜?biāo)等),通過(guò)比較分析發(fā)現(xiàn)正負(fù)樣本在基于殘基對(duì)和殘基的特征上均具有顯著的差異。然后,利用前向特征選擇技術(shù)保留了23個(gè)新引入的描述符和3個(gè)傳統(tǒng)描述符,在此基礎(chǔ)上分別開(kāi)發(fā)了序列分類器PCTseq和結(jié)構(gòu)分類器PCTstr,并通過(guò)權(quán)重聯(lián)合構(gòu)建了最終的預(yù)測(cè)模型。基于樣本和蛋白層面的評(píng)價(jià),PCTpred獲得的曲線下面積分別為0.903和0.804。即使在去除樣本中的距離偏好或使用模擬的蛋白結(jié)構(gòu)作為輸入,本算法的預(yù)測(cè)性能仍能得到維持或適度降低。對(duì)不同類型的PTM相互作用子集和文獻(xiàn)收集的共修飾肽段進(jìn)行測(cè)試,PCTpred依舊獲得了良好的預(yù)測(cè)效果,從而展現(xiàn)出較強(qiáng)的泛化能力。與目前最優(yōu)秀的算法相比,PCTpred在各種類型的評(píng)測(cè)中均能獲得較高的預(yù)測(cè)精度。PCTpred的源代碼和數(shù)據(jù)集可從以下鏈接獲取https://github.com/Liulab-HZAU/PCTpred。
【圖文】：

隨后觸發(fā)了 FOSL1 基因轉(zhuǎn)錄延伸的分子機(jī)制 (Zippo et al 2009)。根據(jù) PTM 之間發(fā)生相互作用形式的不同，Hunter 將 PTM 相互作用劃分為兩類，正向或負(fù)向的相互作用，正向的相互作用定義為一個(gè)PTM位點(diǎn)作為添加或去除第二個(gè)PTM的信號(hào)，或作為第二個(gè)修飾位點(diǎn)結(jié)合蛋白的識(shí)別信號(hào)（圖 1B 和 1C）(Hunter 2007)。比如許多磷酸化的發(fā)生依賴于其他氨基酸的泛素化或類泛素化 (Koepp et al 2001,Hietakangas et al 2006, Nguyen et al 2013)。負(fù)向的相互作用指的是兩個(gè) PTM 類型競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)殘基或一個(gè) PTM 掩蓋第二個(gè) PTM 的識(shí)別位點(diǎn)從而抑制其添加或去除（圖1A）。例如 p53 蛋白中 S149 位 O-乙酰葡萄糖胺糖基化的發(fā)生抑制了 T155 的磷酸化(Yang et al 2006)。綜上所述，PTM 相互作用普遍存在于蛋白質(zhì)內(nèi)部或者蛋白質(zhì)之間，并在調(diào)控各種生物學(xué)過(guò)程以及蛋白質(zhì)功能方面發(fā)揮著非常重要的作用。因此，，研究 PTM 相互作用對(duì)于深入理解 PTM 的功能和作用模式顯得至關(guān)重要。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2019 屆碩士研究生學(xué)位（畢業(yè)）論文對(duì) PTM 相互作用和 2,161 對(duì)負(fù)樣本具有三維結(jié)構(gòu)信息并將這個(gè)數(shù)據(jù)集稱為 Str-set。如圖 2C 和 2D，通過(guò)對(duì)這 61 對(duì)相互作用的數(shù)據(jù)進(jìn)行 PTM 類型和殘基組成分析發(fā)現(xiàn)在乙酰化-甲基化、磷酸化-磷酸化、賴氨酸-賴氨酸以及賴氨酸-絲氨酸上數(shù)目較多。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q51

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本文編號(hào)：2671505